CN202067724U - 永磁式双稳态万向碰撞传感器 - Google Patents

Abstract

一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，属于车辆碰撞安全感应的传感器技术领域。该传感器的弹性棒连接一个带有可动环形磁体的质量块，弹性棒的上端与上端盖相连，固定环形磁体固定于下端盖上，可动环形磁体设置在固定环形磁体的上方位置，导电触点由动导电触点和固定导电触点组成，固定导电触点固定于壳体的内壁上，动导电触点设置在质量块的表面上；当外界没有碰撞或有微小干扰信号时，在磁场力和弹性力的共同作用下，质量块位于第一稳态，电路断开；当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块在弹性力和磁场力的作用下跳转到第二稳态，质量块带动动导电触点与固定导电触点迅速接触，导通电路。该传感器机构简单，可以感应任意方向的碰撞。

Description

永磁式双稳态万向碰撞传感器

技术领域

本实用新型涉及一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，属于车辆碰撞安全感应的传感器技术领域。

技术背景

碰撞传感器能够准确地感应碰撞强度，并根据预先设定的阈值来判断碰撞危险程度，迅速地触发开关信号，为控制系统提供可靠的决策信息，在武器系统、车辆安全系统及民用消费电子领域具有广泛的应用前景。

作为安全控制系统的关键传感器件，碰撞传感器需要在碰撞过程中稳定而可靠地接通控制电路，因而感应精度、感应方向个数和接触可靠性已成为其重要的性能评价指标。由于受本身关键弹性元件结构形式的限制，目前常见的电子式和机电式碰撞传感器难以同时满足以上多个使用要求。例如，电子式碰撞传感器主要采用的压力传感器和稳定的电源，只能感应单方向的碰撞信号，并且需要复杂的测试电路和信号处理电路来处理压力传感器发送的大量加速度信号，从而影响了事故中安全系统的响应速度。对于机电式碰撞传感器，专利公开号CN201440397U所提出的碰撞传感器，主要依靠磁力吸附弹性球，当碰撞强度达到一定值时，通过弹性球碰撞导电片来接通外电路。由于球体碰撞弹性体的过程属于自由碰撞，会产生时而接触，时而断开的现象，造成接触不稳定。另外，由于弹性球体轨道的限制，使得传感器只能感应单方向碰撞。专利号CN201231730Y通过多个碰撞球来增加碰撞感应方向个数，但仅局限于正前和左右偏转90°三个方向，并且球体碰撞导电片时仍然会出现不稳定接触的现象。专利号CN2503460Y和专利申请号200510017416.5所提出的碰撞传感器，也由于本身结构的限制，只能感应单一方向的碰撞强度，而对于非敏感方向的碰撞，则无能为力。

因此，综合分析目前碰撞传感器使用过程中所存在的问题发现，感应方向个数和碰撞接触可靠性已成为影响碰撞传感器性能提升的关键限制因素，也是阻碍其广泛应用的最大技术障碍。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，以实现对任意方向的碰撞强度准确感应，并保持导电触点稳定接触的功能。

本实用新型采用的技术方案是：一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，它主要包括一个上端盖、壳体、下端盖、弹性棒、固定环形磁体、质量块、可动环形磁体及导电触点，所述弹性棒连接一个带有可动环形磁体的质量块，弹性棒的上端与上端盖相连，所述固定环形磁体固定于下端盖上，可动环形磁体设置在固定环形磁体的上方位置，导电触点分为动触点和固定触点，固定触点固定于壳体的内壁上，动触点是设置在质量块表面上的导电带；当外界没有碰撞或有微小干扰信号时，在磁场力和弹性力的共同作用下，质量块位于第一稳态，电路断开；当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块在弹性力和磁场力的作用下跳转到第二稳态，质量块带动动触点与固定触点迅速接触，导通电路。

所述弹性棒采用一个时，弹性棒的中间与设有可动环形磁体的质量块固定连接，弹性棒的下端固定在下端盖上。

所述弹性棒采用四个时，弹性棒的下端与设有可动环形磁体的质量块固定连接。

所述弹性棒采用柔性材料制作，质量块为导体或者在绝缘材料表面镀有金属导电带。

所述固定环形磁体固定在下端盖的环状结构或凸台上。

所述质量块的导电带与壳体内壁上的固定触点高度相对应。

所述固定触点连接向外引出的导电片，它们之间设有绝缘层。

上述的技术方案让弹性棒连接带有可动环形磁体的质量块，固定环形磁体固定于下端盖上，可动环形磁体设置在固定环形磁体的上方位置，当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块发生位移，其导电的外表面导通壳体内壁的固定导电触点，导通电路。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1)由于柔性弹性棒与质量块相连接，并固定于上端盖上，因而能够感应任意方向上的外界碰撞，并且当惯性力达到危险阈值时，质量块上的动触点迅速与固定触点接触，导通固定触点所连接的外部电路，在保证碰撞强度的准确检测的同时，实现多方向碰撞传感。

2)由于将固定环形磁体固定于下端盖上，可动磁体固定于质量块上，形成组合机构，通过永磁组合结构产生的磁力使动触点与固定触点接触后无需外界供能就能保持稳定，有效地提高了传感器的抗干扰能力，解决了导电触点接触后保持稳定的问题。

3)可根据外界碰撞强度的不同，通过选择不同磁性能的固定环形磁体和可动环形磁体，以及不同弹性系数的柔性弹性棒，满足不同应用场合的使用要求。

4)碰撞传感器包括零件数目少，结构简单，易于装配，适合大批量生产。

附图说明

图1是一种单弹性棒双稳态万向碰撞传感器处于待机状态的结构图。

图2是一种单弹性棒双稳态万向碰撞传感器处于导通状态的结构图。

图3是质量块位移与力变化曲线。

图4是一种四弹性棒双稳态万向碰撞传感器处于待机状态的结构图。

图5是一种四弹性棒双稳态万向碰撞传感器处于导通状态的结构图。

图中：1、上端盖，2、壳体，2a、固定触点，3、导电片，4、导电片，5、绝缘层，6、固定套筒，7、引线，8、下端盖，8a、环状结构，8b、凸台，9、固定环形磁体，10、可动环形磁体，11、质量块，11a、导电带，12、弹性棒。

具体实施方式

以下参照附图对本实用新型的结构做进一步描述。

实施例一

图1、2示出了一种单弹性棒双稳态万向碰撞传感器的结构图。图中，上端盖1和下端盖8共同密封壳体2，弹性棒12两端分别固定在上端盖1和下端盖8上。可动环形磁体10嵌在质量块11内，固定在弹性棒12的中部位置，并且可动环形磁体10、质量块11和弹性棒12同轴。固定环形磁体9固定在下端盖8的环状结构8a上。导电片3、4的外露端作为固定触点2a，另一端焊有引线7，导电片3、4之间采有绝缘片5绝缘。固定触点2a的高度与质量块11上的导电带11a相对应。固定套筒6在下端盖8的作用下将导电片3、4固定。

当没有碰撞时，质量块11在弹性棒12的约束下，固定环形磁体9和可动环形磁体10同心，此时固定环形磁体9和可动环形磁体10相互作用磁力为零，质量块11位于壳体2的中间，导电片3、质量块11上的导电带11a、以及导电片4之间的通路断开，并不会输出电信号。

当传感器受到轻微碰撞或其他振动干扰时，惯性力引起质量块11产生一个较小的位移，如图3所示，位移小于a，固定环形磁体9和可动环形磁体10之间水平方向的斥力阻止质量块11的运动，弹性棒12变形同时产生弹性力，二力共同作用，可动环形磁体10有自动对心的趋势。质量块11不会与导电片3、4接触，电路不会导通，保持电路断开第一稳态，所以此传感器具有一定的抗干扰能力。

图2所示，当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，惯性力引起质量块11的位移大于a，固定环形磁体9和可动环形磁体10之间的水平方向的斥力跳转，不再阻止质量块11的移动，反而推动质量块11克服弹性棒12的变形弹力继续运动直至与导电片3、4接触(图3所示b位移段)。导电片3、导电片4以及质量块11之间的电路接通。质量块11与导电片3、4接触后，固定环形磁体9在水平方向排斥可动环形磁体10，且克服弹性棒12变形弹性力，质量块11不需外力就能够与导电片3、4紧密结合，保持电路接触第二稳态。

实施例二

图4、5示出了另一种四弹性棒双稳态万向碰撞传感器的结构图。图中，总体结构和实施例一相似，不同之处是采用4根相同的弹性棒12，弹性棒12一端固定在上端盖1上，另一端固定在质量块11上，且弹性棒12均匀分布在质量块11的象限点上。固定环形磁体9固定在下端盖8的凸台8b上。此设计简化下端盖8的设计，由4根弹性棒12保证质量块11平动。

Claims (7)

1.一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，它主要包括一个上端盖(1)、壳体(2)、下端盖(8)、弹性棒(12)、固定环形磁体(9)、质量块(11)、可动环形磁体(10)及导电触点，其特征是：所述弹性棒(12)连接一个带有可动环形磁体(10)的质量块(11)，弹性棒(12)的上端与上端盖(1)相连，所述固定环形磁体(9)固定于下端盖(8)上，可动环形磁体(10)设置在固定环形磁体(9)的上方位置，导电触点分为动触点和固定触点(2a)，固定触点(2a)固定于壳体(2)的内壁上，动触点是设置在质量块(11)表面上的导电带(11a)；当外界没有碰撞或有微小干扰信号时，在磁场力和弹性力的共同作用下，质量块(11)位于第一稳态，电路断开；当外界碰撞产生的惯性力达到设定的危险阈值时，质量块(11)在弹性力和磁场力的作用下跳转到第二稳态，质量块(11)带动动触点与固定触点(2a)迅速接触，导通电路。

2.根据权利要求1所述的一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，其特征是：所述弹性棒(12)采用一个时，弹性棒(12)的中间与设有可动环形磁体(10)的质量块(11)固定连接，弹性棒(12)的下端固定在下端盖(8)上。

3.根据权利要求1所述的一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，其特征是：所述弹性棒(12)采用四个时，弹性棒(12)的下端与设有可动环形磁体(10)的质量块(11)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，其特征是：所述弹性棒(12)采用柔性材料制作，质量块(11)为导体或者在绝缘材料表面镀有金属导电带(11a)。

5.根据权利要求1所述的一种永磁式双稳态万向碰撞传感器，其特征是：所述固定环形磁体(9)固定在下端盖(8)的环状结构(8a)或凸台(8b)上。

6.根据权利要求4所述的永磁式双稳态万向碰撞传感器，其特征是：所述质量块(11)的导电带(11a)与壳体(2)内壁上的固定触点(2a)高度相对应。

7.根据权利要求1所述的永磁式双稳态万向碰撞传感器，其特征是：所述固定触点(2a)连接向外引出的导电片，它们之间设有绝缘层(5)。

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